摘要：时间晶体这一曾被认为在物理学上不可能的物质状态，近期成功进入了可视化的范畴。这一令人振奋的发现，由科罗拉多大学博尔德分校的物理学家团队于2025年9月4日发表在《自然材料》期刊上，标志着在材料科学和量子物理领域的一次重大突破。

信息来源：https://www.nature.com/articles/d41586-025-02939-3

时间晶体这一曾被认为在物理学上不可能的物质状态，近期成功进入了可视化的范畴。这一令人振奋的发现，由科罗拉多大学博尔德分校的物理学家团队于2025年9月4日发表在《自然材料》期刊上，标志着在材料科学和量子物理领域的一次重大突破。

时间晶体是一种特殊的物质，它与传统晶体的关键区别在于表现出时间上的周期性特征，伴随时间的推移形成不断重复的模式。过去，时间晶体的概念多存在于复杂的量子系统中，其宏观表现几乎不为人所知。但通过利用液晶材料，科学家们成功制造了一种可供肉眼观察的时间晶体，从而开启了新的研究方向和应用可能。

时间水晶的制造过程

在显微镜下看到的时间晶体。图片来源：Zhao & Smalyukh，2025 年，自然材料

该研究使用了一种夹在两块玻璃板之间的液晶薄膜，团队通过照射光源，促使夹层中的分子实现扭曲，进而形成稳定的涟漪结构。这种液晶材料的独特性质使其能够表现出时间晶体的行为，即即使外部条件发生变化，这些涟漪依然能够持续几个小时，以隐秘且有节奏的方式不断移动。

时间水晶的表现令人惊叹：当光线通过时间晶体时，涟漪以深浅条纹的形式可视化展现。这种现象使得，如今的时间晶体不仅是实验室的试验品，也开始展现出实际应用的潜力。例如，其独特的模式可用于防伪技术，嵌入钞票中帮助验证真伪。这一应用对于打击假币行为具有重要意义，并可能为未来智能化的货币流通方式铺平道路。

超越传统物理的概念

诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔切克于2012年首次提出了时间晶体的概念，那时科学界普遍认为它们在物理上是不可实现的。随着研究的深入，团队们发现特定条件下时间晶体的存在是可能的，这为人们打开了一扇全新的科学大门。例如，以光线照射的形式操作液晶，形成有序的时间晶体，超过了以往在微观尺度下的理论和实验结果。

物理学家伊万·斯马柳赫领导的研究团队对此次突破感到无比激动。他们通过仅透射偏振光的显微镜技术，详细观察了时间晶体中的分子运动，发现液晶的特别行为不仅允许其在时间上表现出规律性，也为进一步研究液体和固体之间的转换提供了新的思路。在他们的实验中，液晶分子的有序排列形成的涟漪运动被形象地比作波浪，以至于最佳物理状态与光强度的变化完美结合，使时间晶体能以肉眼可见的方式呈现。

应用前景与未来展望

随着时间晶体的开发走向成熟，潜在的应用前景令人期待。科学家们设想，时间晶体不仅限于防伪技术，还可能扩展至信息存储、量子计算及其他先进材料的研究中。其独特的涟漪结构具有多维度的特征，可能为数据存储提供全新的策略。

研究团队表示，他们不希望对未来应用的构想设置限制，“我们认为有希望在不同领域进一步拓展这项技术”。而随着研究的深入，未来或许会发现时间晶体新型应用，而这仅仅是开始。

通过这项技术，科学家们为具备未来潜力的次级物质状态设立了里程碑，在科学和技术的交叉领域中，时间晶体将不再是抽象的理论存在，而是为我们提供了探讨自然和技术交互的新机会。随着更多量子材料的探索，时间晶体或将持续引领科研的前沿，影响我们对物质及其在时间中表现的理解。

时间晶体的成功示范不仅 修正了过去的物理理论，还为我们打开了全面审视物质存在的新视角。在科技发展的新时代，时间晶体的可视化成就值得全社会共同关注。我们期待着，这一科学奇迹能够在未来光芒四射，为人类带来更丰富的想象和创新。

来源：人工智能学家